多端柔性直流综述汇报

多端柔性直流输电技术综述汇报人：胡益

--2015年**月**日--

保护与控制实验室报告提纲21.VSC-MTDC输电技术概述2.VSC-MTDC发展现状3.VSC-MTDC输电技术的应用前景

3VSC-MTDC输电技术概述11.

VSC-MTDC输电系统拓扑结构并联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：（a）放射式（b）环网式并联型VSC-MTDC输电系统常用与新能源并网、孤岛供电、系统互联等方面，是目前使用最多的VSC-MTDC拓扑结构。

4VSC-MTDC输电技术概述1串联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：并、串联VSC-MTDC输电系统的优缺点比较：比较项目并联型VSC-MTDC串联型VSC-MTDC调节灵活度较大较小故障恢复能力较快较慢系统绝缘配合较容易较复杂扩建灵活性较容易较复杂功率损耗较小较大串联型VSC-MTDC输电系统适用于低压系统组合成高压直流系统的场合，如风电场并网等，目前使用较少。

5VSC-MTDC输电技术概述1混联VSC-MTDC输电系统拓扑结构：（a）串并联式（b）并串联式混联型VSC-MTDC输电系统结合了并联和串联的优点，可用于多个风电场并网。

6VSC-MTDC输电技术概述12.

VSC-MTDC输电系统控制原则VSC-MTDC输电系统的各VSC均可独立控制有功功率和无功功率，因此其控制模式分为有功类控制和无功类控制两大类。每一个VSC必须同时在有功功率类控制和无功功率类控制中各选一种物理量进行控制，并且必须要保证系统内至少有一端控制直流侧电压。VSC的有功控制和无功控制类型：VSC控制模式有功功率类控制无功功率类控制定有功功率控制定直流电压控制定频率控制定无功功率控制定交流电压控制

7VSC-MTDC输电技术概述1VSC的有功控制和无功控制原则：有功类控制定有功功率控制定直流电压控制定频率控制对于交流侧为有源系统，非定直流电压控制的VSC一般会采用有功功率控制模式。正常运行时，VSC-MTDC输电系统必须保证有一个VSC作为主导换流站，采用定直流侧电压控制。处于孤岛供电区域或者承担局部电网调频任务的VSC就应该采用定频率控制模式。无功类控制定无功功率控制定交流电压控制正常运行情况下，各VSC的无功类控制均可以选择定交流无功功率控制。处于孤岛供电区域或者承担局部电网调频任务的VSC就应该采用定交流电压控制模式。

8VSC-MTDC发展现状21.

国内VSC-MTDC工程实例南澳多端柔性直流输电工程系统参数：端数：3端

直流电压：±160kV额定容量：200MW拓扑结构：放射式并联型换流器类型：MMC主要用途：风电并网

2013年12月25日，南方电网公司建设的世界第一个多端柔性直流输电示范工程。

9VSC-MTDC发展现状2南澳工程分别在广东汕头南澳岛上的青澳、金牛各建设一座换流站，在大陆澄海区建设一座换流站，三个站容量分别为5万千瓦、15万千瓦和20万千瓦，建设直流电缆混合输电线路40.7公里。其示意图如下：

南澳多端柔性直流工程示意图

10VSC-MTDC发展现状2舟山多端柔性直流输电工程系统参数：端数：5端

直流电压：±200kV额定容量：400MW拓扑结构：放射式并联型换流器类型：MMC主要用途：海岛供电

2014年7月4日，由国家电网公司建设的舟山多端柔性直流输电示范工程正式投运。它是世界首个五端柔性直流输电工程，同时也是目前世界上已投运的端数最多、同级电压中容量最大、运行最复杂的海岛供电网络。

11VSC-MTDC发展现状2舟山多端柔性直流输电工程工程主要包括五站五线四缆一基地，工程在定海、岱山、衢山、洋山、泗礁各建设一座换流站，容量分别为40万千瓦、30万千瓦、10万千瓦、10万千瓦、10万千瓦，建设直流电缆输电线路141千米、交流220千伏输电线路22.5千米、交流110千伏输电线路15.2千米。该工程的拓扑示意图如下所示。

舟山多端柔性直流工程示意图

12VSC-MTDC发展现状22.

国外VSC-MTDC工程实例北美TresAmigas超导体输电工程北美TresAmigas超导体输电工程是目前在建最大的三端柔性直流输电工程，用来连接美国东部互联电网、西部互联电网和德克萨斯电网3个大电网，如图所示。

北美TresAmigas超导体输电工程示意图

13VSC-MTDC发展现状2该超级电力中转站的设计输电容量预计达5GW，直流电压等级为345kV，共占地约58km2。3个AC/DC换流站均采用VSC，在每个换流站内还安装有大型电能存储设备，除作备用外，还可以用来平衡相连交流系统中的间歇性能源发电及向系统提供辅助服务。该项目预计2016年投运，建成后将进一步促进北美的电网互联及现有3个互联电网内的交流高压网络建设。

14VSC-MTDC发展现状2瑞典-挪威的South-WestScheme三端柔性直流输电工程瑞典国家电网公司在瑞典南部启动了“南西柔性直流工程”，该工程主要用于大容量输电。在Oslo、Barkeryd、Hurva这3地各建2个换流站，为保证运行可靠，该工程采用两条独立的线路，每条直流线路传输容量为720MW，直流电压等级为±300kV，该柔性直流工程计划的输电总量为1440MW，预计在2016年投入运行。其结构如图所示。

瑞典-挪威的西南三端柔性直流输电工程

15VSC-MTDC发展现状23.

VSC-MTDC研究现状VSC-MTDC的拓扑结构分析VSC-MTDC系统的拓扑结构直接关系到其控制策略的可靠性和实用性。目前关于VSC-MTDC输电系统的拓扑结构研究主要集中在拓扑结构的设计和对比分析方面，而对VSC-MTDC输电网络可靠性和经济性方面的研究却很少。

参考文献：

[1]吴瀚俊,刘海涛.大型风电基地多端VSC-HVDC系统综述[J].南京工程学院学报(自然科学版),2014,04:16-21.文献[1]针对大型风电场并网的多端柔性直流输电系统拓扑结构问题进行了详细的讨论，综合经济性和技术性两方面的分析，对比了点到点式拓扑、环形拓扑、星形拓扑以及星形-中心环形拓扑等拓扑结构的优缺点，认为大型风电基地应该选择星型-中心环型拓扑结构。

16VSC-MTDC发展现状2[2]

BucherMK,WigetR,AnderssonG,etal.Multi-terminalHVDCnetworks—whatisthepreferredtopology?[J].IEEETransactionsonPowerDelivery.2014,29(1):406-413.文献[2]指出在评价拓扑结构时必须要考虑稳态损耗和故障电流两个方面的影响。

[3]文劲宇,陈霞,姚美齐,等.适用于海上风场并网的混合多端直流输电技术研究[J].电力系统保护与控制,2013,41(2):55-61.文献[3]针对海上风电并网的需求，提出了采用VSC换流器连接海上风场和弱受端交流系统，LCC换流器连接较强交流系统的混合多端直流输电系统拓扑结构，并对一个混合5端直流输电系统进行了详细研究。

17VSC-MTDC发展现状2VSC-MTDC的控制保护策略研究VSC-MTDC系统的控制保护可分为系统级控制、换流站级控制和换流阀级控制3个层面。与两端柔性直流输电控制不同，VSC-MTDC输电系统需要协调并集中控制多个换流站，要考虑多个换流站控制系统间的配合问题，VSC-MTDC输电系统协调控制的关键是对直流侧电压的控制。直流电压的稳定会直接影响到直流潮流的稳定，从而影响到VSC-MTDC输电系统的运行稳定性。

VSC-MTDC的基本控制策略分类

18VSC-MTDC发展现状2参考文献：

[1]任敬国,李可军,张春辉,赵建国,梁永亮.基于直流电压—有功功率特性的VSC-MTDC协调控制策略[J].电力系统自动化,2015,11:8-15.文献[1]主要是考虑到了直流电压偏差控制策略和直流电压斜率控制策略各自的优点，将两种控制策略结合在一起，在定有功功率控制换流站的直流电压—有功功率控制特性中引入了斜率控制和定直流电压控制，有效解决了主导站过载时系统功率不平衡和直流电压失稳的问题。

[2]朱瑞可,王渝红,李兴源,贺之渊,应大力.VSC-MTDC系统直流电压自适